如何实现万用表的自动校准

如何实现万用表的自动校准

l 引言

随着仪器测试与计量技术的不断飞跃发展，自动计量校准方法得到了广泛的应用。目前数字万用表与多功能校准源基本都有GPIB接口，通过GPIB总线连接多功能校准源和数字万用表组成自动计量硬件系统；运用Lab Windows／CVI和Visual FoxPro 数据库软件系统通过计算机编程可对这些仪器进行程控来实现自动计量校准，并且实现测试、数据报表和打印。

以FLUKE 5520A多功能校准源校准34401A数字万用表为例，从硬件和软件两方面来介绍自动计量方法及实现。经实际运用该方法测试速度快、数据准确，保证了量值的正确传递，在使用中取得较好的效果。

2计量校准系统的硬件配置

运用MAX软件配置仪器。在购买NI公司的GPIB—PXI接口卡后，可应用其配套的Measurement&Automa—tion Explorer即(MAX软件)来配置FLUKE 5520A多功能校准源和34401A数字万用表。用GPIB总线将它们与计算机连接好后，打开这些仪器的电源，单击桌面上的M戕图标。在界面中单击“Devices and Interfaces”后，再单击“Scan For Instrument”则显示所有挂在GPIB总线上的仪器。

在GPIBO界面中显示出FLUKE 5520A多功能校准源和34401A数字万用表的仪器地址和生产厂家。然后单击“instrament 0”，在单击”Communicate with Instrmnent”，，在Send文本框输入“*IDN?”并按“Query”，得到该地址仪器的型号。

同理，对“instrument 1”进行操作，显示该地址仪器的型号。以上步骤完成后说明该自动计量校准硬件连接正常，配置正确，如图l所示。3 自动计量校准系统的软件设计计量校准系统软件主要包括两部分：测试软件和数据库管理软件。测试软件采用Lab Windows／CVI开发环境下的C语言编程，测试软件完成对仪器的接口控制、软面板实现和计量测试结果分析，然后将数据存人数据库。数据库管理软件采用Visual FoxPro编程。

在Lab Windows／CVI中的应用软件SQL Toolkit安装后，测试软件通过ODBC建立测试结果与数据库的连接。对于测试软件可采用金字塔形的模块化结构，其组成如图2所示。

(1)主控程序是控制整个计量校准过程的程序，通过图形用户界面(GUI)来实现。

(2)测试程序是按照计量校准的过程控制FLUKE5520A的输出和34401A读数来采集数据的。

(3)自检程序对所有仪器进行自检，给出仪器的状态。

(4)数据处理程宁对测量结果进行统计、处理和分析。

(5)数据库程序完成对处理后数据的管理、编辑和打印。

3．1用户界面的设计

在Lab Windows／CVI中运用通过创建应用程序的图形用户界面(GUI)，并创建相应的图形控件来完成对其他程序模块的控制和让用户选择其他功能或结束。如图3所示。在完成用户图形界面后，利用代码生成器建立源文件的函数框架，然后就可以编写主控程序了。在用户图形界面的每个控件，都指定一个常量名，对于用户操作后程序应该有相应动作的控件，应指定一个c文件中的函数，在程序执行期间只要对该控件操作便会自动调用该函数，即称为回调函数。根据计量校准过程的要求，该主控程序中须编写对FLUKE 5520A和hp 34401A的相关的回调函数，如自检函数，输出函数、测试函数、数据处理函数、存人数据库函数等，通过调用有关回调函数来控制整个计量校准过程。

3．2测试程序的设计

测试程序是在Lab Windows／CVl6．0开发平台下按照计量校准规程的要求，按步骤编写，就像模拟人工操作仪器的按键一样。

3．2．1实现对FLUKE 5520A多功能校准源的控制

由于该仪器作为只作为输出，控制简单，可采用VISA I／O接15软件库实现对其控制。VISA即虚拟仪器系统结构，不仅适用VXI设备，同样也适用于通用接口总线(GPIB)、串行和其他接口。按照声明、开启、器件L／O读、关闭的顺序来控制该仪器。其过程是运用FLUKE5520A多功能校准源的SCPI命令，通过运用VISA库中有关读写操作发送有关SCPI命令的字符来控制其输出所需要校准的标准值。

3．2．2实现对34401A数字万用表的控制

由于34401A数字万用表具有现成的驱动程序库，所以不用再编写其对应的驱动程序库。直接在Lab Win—dows／CVI环境中调用34401A数字万用表的驱动程序库。通过调用驱动程序库的有关函数按校准规程编写程序，并结合控制FLUKE 5520A多功能校准源，进行调试与完善该仪器驱动程序库中的函数，实现各种项目的计量校准。若添加有GPIB接口的其他数字万用表，还可进行扩展。

3．3数据库软件的设计

数据库管理和输出程序采用Visual FoxPro 6．0编写。其主要功能管理测试结果和提供计量所需的标准值，根据计量过程中的数据，依据计量校准证书的格式，自动规范地填写相应的计量校准证书，显示和打印。首先在项目管理器中新建一个项目，构建数据库，在数据库中用表设计器建立一个表单，其中的变量设置应与测试程序中数据处理结果变量相对应，这样当得到处理结果后通过SQL语言中有关命令可将其存人数据库中。其次，在数据库中新建一个报表，其中的有关变量的建立与前面表单中的变量保持一致，作为公共字段保持关联，然后按照校准证书的格式进行编排，这样当计量校准数据处理结果存人数据库后，自动建立在报表中，按照校准证书的格式保存，随时可显示和打印。如图4所示。

3．4 Lab Windows／CVI应用程序与数据库的连接

利用非过程的结构性查询语言SQL和开放性的ODBC可以实现应用程序和数据库数据的交换和共享，其连接原理图5所示。利用Lab Windows／CVI中的SQL Toolkit

软件可实现应用程序与Visual FoxPro数据库的连接。在安装SQLToolkit软件软件后，打开计算机的控制面板，单击“管理工具”，进入界面后，单击“数据源ODBC”，在菜单“用户DSN”下单击“添加”按钮，在创建新数据源的菜单下输入在数据源的名称和所需路径，必须选择在Visual FoxPvo数据库中建立的数据库的表单中文件名，完成设置后，在应用程序中使用DBConnect语句就将应用程序与刚才设置好的数据源相连。此函数中唯一需要的参数是数据源连接字符串，它包含了刚才建立的数据源的名字和数据库要求的其他屙|生。在应用程序中数据处理后可用SQL语句写入Visual FoxPro数据库中，实现自动存取数据和管理。

4结束语

自动计量校准数字万用表系统的设计和实现，经过实际运用是有效的。它克服了手动计量时间长和步骤繁琐的弊端，而且数据经过处理更加准确可靠。该系统具有较强的扩充性，对于其它数字万用表，只要编写相应的驱动程序，按照类似的步骤就能实现数字万用表的自动仪器校准，可推进各参数仪表自动计量校准工作的发展。